KR20170000713A - 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템 - Google Patents

수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템 Download PDF

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KR20170000713A
KR20170000713A KR1020150090030A KR20150090030A KR20170000713A KR 20170000713 A KR20170000713 A KR 20170000713A KR 1020150090030 A KR1020150090030 A KR 1020150090030A KR 20150090030 A KR20150090030 A KR 20150090030A KR 20170000713 A KR20170000713 A KR 20170000713A
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Abstract

본 발명은 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ICT 분야의 기술을 활용하여 Web, App을 이용하여 이론적으로 수치적인 공간지각 능력을 현실 세계의 3D표현을 보면서 이해함으로서, 공간지각 능력을 키우며, 동시에 보간법에 의한 애니메니션 교육의 기본 원리를 구현하기 위한 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템에 관한 것이다.

Description

수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템{3D dimensional cube system 3D by expressing Mathematical calculation}
본 발명은 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ICT 분야의 기술을 활용하여 Web, App을 이용하여 이론적으로 수치적인 공간지각 능력을 현실 세계의 3D표현을 보면서 이해함으로서, 공간지각 능력을 키우며, 동시에 보간법에 의한 애니메니션 교육의 기본 원리를 구현하기 위한 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템에 관한 것이다.
오늘날의 과학 기술이 발전하고 ICT가 급격히 발전하는 현실에서 아직도 교육 환경은 펜과 이론에 의지하여 3차원 교육을 수행함으로써, 많은 학생들이 교육과 실생활의 기본이 되는 수학을 포기하여 더 높은 기술적 경지에 이르지 못하는 어려움을 겪고 있다.
이러한 수학 교육의 한계라고 볼 수 있는 삼각함수, 벡터, Matrix(행렬), 미분, 적분의 교육이 시작되면서 많은 학생이 수학을 포기하는 수학 교육의 한계를 드러내고 있다.
이때, 공간 지각능력만 길러주어 생각할 수 있는 기회를 보장한다면 추리능력을 길러줄 수 있으나 이런 툴의 부재로 수학을 포기하게 한다는 것은 국가적 낭비라 할 수 있다.
평면 속에서 그 느낌을 표현하고 그것을 이해해야 한다는 것은 한계가 있고 일부 학생들에게는 학습의 포기로 연결될 수 밖에 없다.
예를 들어, 삼각 함수가 회전의 기본이 되고 그 값의 변화를 통한 이해가 더 빠른 데도 불구하고 값의 계산에 머무른 교육을 수행함으로서, 삼각함수의 활용을 통한 물체의 회전 현상을 보면서 회전각 계산에 실제 필요하다는 사실을 이해만 하면 그 근본 원리를 더 빨리 배워 나갈 수 있으나, 수치계산과 평면적 이해에 치중하는 일반적인 교과 과정만 중요시 여기는 우를 범하고 있어 교육의 질을 높이지 못하고 있으며 이런 현상은 과거부터 현재까지 계속되고 있다.
따라서, 벡터와 행렬이 물체를 이동하고 회전하고 스케일의 변화를 일으킬 수 있는 기본 원리에서 시작하면 오히려 값의 변화만 학습하는 답답함에서 벗어나 그 원리를 알고 계산하는 역순의 교육 과정으로 교육방법을 혁신하여 수학 교육의 질적 개선이 가능할 것이라 판단된다.
한편, 삼각함수, 벡터, 행렬, 미분, 적분의 학습은 이론적 수치적 계산이나 2차원적으로 이해할 수밖에 없는 한계에 머물러 있다.
조금 발전하여 그래프를 이용한 이차원적인 이해도 실세계 공간에서 활용되어지는 삼각함수와 벡터, 행렬, 미분, 적분의 의미를 이해하기에는 어려움이 있다.
현재 Unity3D와 같은 3차원 프로그래밍 툴이 있으나 이는 일부 게임프로그램 전문가들이 사용하는 2D, 3D 프로그래밍 툴로서 업무용으로 사용되고 있어 사전에 삼각함수, 벡터, 행렬에 대한 이해를 필요로 하는 학생들이나 교육 현장의 선생님들이 사용할 수 없는 업무용 툴일 뿐이다.
따라서, 삼각함수, 벡터, 행렬, 미분, 적분을 학습하면서도 실제 활용하는 목적이 무엇인지도 모르면서 학습을 하고 있는 것이다.
대한민국 특허공개번호 10-2013-0138634호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 스마트기기와 3차원엘이디큐브를 이용하여 이론적으로 수치적인 공간지각 능력을 현실 세계의 3D 표현을 보면서 이해할 수 있도록 하여 공간지각 능력을 향상시킬 수 있도록 하며, 동시에 보간법에 의한 애니메니션 교육의 기본 원리를 구현할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템은,
수학의 분야별 학습 메뉴 정보를 화면에 제공하기 위한 메인화면표출부(110)와,
상기 표출된 학습 메뉴 중 설정된 학습 메뉴값을 획득하기 위한 학습메뉴값획득부(120)와,
해당 학습메뉴값에 해당하는 데이터 입력 화면을 제공하고, 입력된 데이터를 획득하기 위한 입력데이터획득부(130)와,
상기 입력된 데이터를 참조하여 수학 방정식에 의해 3차원 위치 정보로 변환하기 위한 3차원위치정보변환부(140)와,
상기 변환된 3차원 위치 정보를 획득하여 시리얼라이즈 처리하기 위한 시리얼라이즈처리부(150)와,
상기 처리된 시리얼라이즈값을 참조하여 3차원 이미지로 화면에 표출하기 위한 3차원이미지표출부(160)와,
상기 시리얼라이즈값을 획득하여 네트워크망을 통해 3차원엘이디큐브로 송출하기 위한 네트워크송출부(170)를 포함하여 구성되는 스마트기기(100)와;
다수의 엘이디소자가 일정 간격으로 배열되어 3차원 큐브 형상을 이루고 있는 엘이디큐브본체(210)와,
상기 스마트기기에서 송출된 시리얼라이즈값을 획득하여 메모리부에 저장시키기 위한 네트워크수신부(221)와,
상기 수신된 시리얼라이즈값을 저장하고 있는 메모리부(222)와,
상기 메모리부에 저장된 시리얼라이즈값을 획득하여 엘이디 소자별 온오프를 제어하여 3차원 이미지를 출력하도록 하기 위한 3차원이미지출력제어부(223)를 포함하여 구성되는 3차원엘이디출력제어수단(220)을 포함하여 구성되는 3차원엘이디큐브(200);를 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템은,
스마트기기와 3차원엘이디큐브를 이용하여 이론적으로 수치적인 공간지각 능력을 현실 세계의 3D 표현을 보면서 이해할 수 있도록 하여 공간지각 능력을 향상시킬 수 있도록 하며, 동시에 보간법에 의한 애니메니션 교육의 기본 원리를 구현할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
부수적으로 설명하면, 평면적 이해를 공간적으로 확장하여 삼각함수, 벡터, 행렬, 미분, 적분이 실제 어떻게 제품에 사용되는지 이해가 가능하며 실제 입력된 값의 변화가 공간적으로 어떻게 출력되는지 알게 됨으로서 학습 능률을 높일 수 있다.
또한, 학습에 ICT기기를 도입하여 학생들에게 이론의 현실적 응용에 대하여 관심을 갖는 환경을 조성할 수 있다.
또한, 수치를 공간 지각으로 연결함으로서 구체적 현상을 보고 생각할 수 있도록 하고 이런 생각의 반복은 추상 능력을 가능하게 한다.
또한, 3차원엘이디큐브는 그 자체로 인테리어로서의 기능도 가지고 있어 수학적 사고를 실 생활로 가져와 생활 가운데서 활용하여 친밀성을 높일 수 있게 된다.
또한, 일상생활에서 삼각함수, 벡터, 행렬, 미분, 적분을 실습할 수 있는 개인적 수단을 제공하며, 3차원엘이디큐브의 구성이 공간적으로 넓어 수치를 올림하여 정수화할 수 밖에 없는 한계로 중간 수치를 유추하는 동기를 부여한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 전체 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 스마트기기 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 3차원엘이디큐브 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 전체 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 3차원엘이디큐브를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 스마트기기의 메인 화면에 표시된 학습 메뉴 중 도트 매트릭스 선택시 처리되는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 스마트기기의 메인 화면에 표시된 학습 메뉴 중 벡터 선택시 처리되는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 스마트기기의 메인 화면에 표시된 학습 메뉴 중 매트릭스 선택시 처리되는 흐름도이다.
이하, 본 발명에 의한 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 전체 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템은 크게 스마트기기(100), 스마트기기에서 제공되는 정보를 가지고 다수 배열되어 있는 엘이디소자별 온오프제어에 따른 3차원 이미지를 표현할 수 있는 3차원엘이디큐브(200)를 포함하여 구성하게 된다.
즉, ICT 분야의 기술을 활용하여 Web, App, 전자 기술을 이용하여 이론적으로 수치적인 공간지각능력을 현실 세계의 3D 표현을 통해 이를 보면서 이해할 수 있도록 함으로써, 공간지각능력을 함양하고, 동시에 보간법에 의한 애니메이션 교육의 기본 원리를 구현하는 툴을 제공할 수 있게 된다.
구체적으로 설명하자면, 공간 지각 능력이 떨어지는 학생들에게 3차원 위치 표현과 행렬변환에 의한 MRS(move, Rotate, Sacle)의 값을 보간법으로 3차원 Display를 통하여 표현해 줌으로서, 공간지각능력 개발에 도움이 되고 실시간 값의 변화를 통하여 에니메이션의 구현 원리를 학습하는 Tool Kit을 제공하는 것이다.
또한, Web상에서 3D에 관한 기본 학습을 하고 스마트기기로 학습 프로그램을 다운받아 삼각함수를 이용한 회전값의 변화, 벡터를 이용한 방향 위치를 표현하고 Matrix(행렬)값을 통하여 MRS값의 변화를 주면 3차원엘이디큐브에 그 값이 표현됨으로서 삼각함수, 벡터, 행렬, 미분, 적분의 값의 변화가 위치와 회전 스케일에 어떤 영향을 주는가를 실시간으로 해석 이해하게 함으로서 학습 능력을 배가하고 두개의 값 사이의 변화값을 주는 프로그램에서 보간법을 이용하여 디스플레이를 시간적으로 제어함으로서 애니메이션이 가능하고 이런 수식을 여러 개 연결하면 연속 동작으로 여러 애니메이션이 수행되도록 하는 기술이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 스마트기기 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 스마트기기(100)는,
수학의 분야별 학습 메뉴 정보를 화면에 제공하기 위한 메인화면표출부(110)와,
상기 표출된 학습 메뉴 중 설정된 학습 메뉴값을 획득하기 위한 학습메뉴값획득부(120)와,
해당 학습메뉴값에 해당하는 데이터 입력 화면을 제공하고, 입력된 데이터를 획득하기 위한 입력데이터획득부(130)와,
상기 입력된 데이터를 참조하여 수학 방정식에 의해 3차원 위치 정보로 변환하기 위한 3차원위치정보변환부(140)와,
상기 변환된 3차원 위치 정보를 획득하여 시리얼라이즈 처리하기 위한 시리얼라이즈처리부(150)와,
상기 처리된 시리얼라이즈값을 참조하여 3차원 이미지로 화면에 표출하기 위한 3차원이미지표출부(160)와,
상기 시리얼라이즈값을 획득하여 네트워크망을 통해 3차원엘이디큐브로 송출하기 위한 네트워크송출부(170)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 메인화면표출부(110)는 수학의 분야별 학습 메뉴 정보를 화면에 제공하는데, 예를 들어, 삼각함수, 벡터, 행렬, 미분, 적분, 도트 매트릭스 중 적어도 어느 하나 이상을 화면에 선택할 수 있도록 제공하는 것이다.
상기 학습메뉴값획득부(120)는 상기 표출된 학습 메뉴 중 설정된 학습 메뉴값을 획득하게 된다.
즉, 학생이 선택한 학습 메뉴 정보를 제공하는 것으로서, 예를 들어, 벡터를 선택하게 되면 벡터 선택 정보를 제공하는 것이다.
이때, 상기 입력데이터획득부(130)는 학습메뉴값에 해당하는 데이터 입력 화면을 제공하는데, 벡터를 선택하게 되면 벡터값을 입력하기 위한 입력 화면을 제공하고, 학생에 의해 입력된 데이터를 획득하게 되는 것이다.
상기 3차원위치정보변환부(140)는 상기 입력된 데이터를 참조하여 수학 방정식에 의해 3차원 위치 정보로 변환하게 되는 것이다.
즉, 수학 방정식 정보를 메모리부에 저장하고 있다가 입력된 데이터를 참조하여 해당 방정식에 이를 대입하여 나온 계산 정보를 가지고, 3차원 위치 정보로 변환하게 되는 것이다.
상기 3차원 위치 정보로 변환하는 기술은 일반적인 것으로서 상세한 설명은 생략하겠다.
상기 시리얼라이즈처리부(150)는 변환된 3차원 위치 정보를 획득하여 시리얼라이즈 처리하게 된다.
상기 3차원이미지표출부(160)는 상기 처리된 시리얼라이즈값을 참조하여 3차원 이미지로 화면에 표출하게 되는 것이다.
또한, 네트워크송출부(170)에 의해 상기 시리얼라이즈값을 획득하여 네트워크망을 통해 3차원엘이디큐브로 송출하게 된다.
한편, 본 발명의 스마트기기는 중앙제어부(180)를 구성하고 있으므로 이를 통해 전반적인 제어를 수행하게 되는 것이다.
예를 들어, 방정식의 결과를 확인하기 위하여 스마트폰의 App에 그 방정식 식을 입력하면 3차원적 이미지로 스마트폰 화면에 표시하여 시각적으로 이해하고 또한, 3차원엘이디큐브에 출력하기 위한 출력 포멧으로 변환하여 송수신을 위해 Serialize한 다음 네트워크를 통해 3차원엘이디큐브에 송신한다.
상기와 같이, 스마트폰을 통해 3차원 이미지로 제공할 수 있지만, 좀 더 효과적인 교육을 위하여 3차원엘이디큐브를 통해 실물을 가지고 학습에 활용하는 것이다.
한편, 부가적인 양상에 따라 상기 스마트기기(100)는,
시작값과 종료값을 입력할 수 있는 데이터 입력 화면을 제공하며, 입력된 시작값과 종료값을 획득하여 보간법을 실행시켜 시작값에서 종료값까지 변화하는 시뮬레이션을 제공하기 위한 보간법시뮬레이션수행부를 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 스마트기기는 본 발명의 툴킷을 이용하기 위하여 어플을 다운로드받아 설치하는 것이다.
이때, 스마트폰의 App에서는 삼각함수, 벡터, 행렬, 미분, 적분 등 수학적 값들을 입력할 수 있도록 하거나 여러 조합으로 구성하여 입력할 수 있도록 구성하여 3차원 이미지로 출력되어 3차원적 평면 이미지로 확인하며, 그 결과값을 3차원엘이디큐브에 적합한 데이터로 변환하여 출력함으로서 입체적인 모습으로 확인할 수 있도록 하여 시각적 학습이 가능하게 한다.
한편, 애니메이션을 이용하여 초기값과 마지막 값을 입력하면 스마트폰의 상기 보간법시뮬레이션수행부에 의해 보간법을 적용하여 초기값이 마지막 값으로 변화해가는 보간법 시뮬레이션을 통하여 만들어 낸 수치가 시간차를 두고 3차원엘이디큐브에 전송이 됨으로서 Animation의 시각적 형상으로 볼 수 있어 수치의 변화를 보면서 계산되는 과정을 시각적으로 이해할 수 있다.
예를 들어, 설명하자면, 16 x 16 x 16 3D LED Display이면 16 x 16의 2차원 평면 16장을 준비하여 도트 매트릭스 방식으로 스마트폰 어플에서 도형을 구축하여 네트워크를 통하여 전달하면 입체적으로 출력되는 것이다.
삼각함수, 벡터, 행렬, 미분, 적분 등 각 파트별로 데이터 입력이나 방정식을 입력하면 계산 결과가 출력이 되어지고 어플에서 3차원적 점, 도형, 그래프로 출력하고 이와 별도로 위치, 면적, 체적의 값을 네트워크를 통하여 전송이 될 수 있는 도형이나 그래프로 변환한 다음, 네트워크를 통해 3차원엘이디큐브로 제공하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 3차원엘이디큐브 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 3차원엘이디큐브는 다수의 엘이디소자가 일정 간격으로 배열되어 3차원 큐브 형상을 이루고 있는 엘이디큐브본체(210)와,
상기 스마트기기에서 송출된 시리얼라이즈값을 획득하여 메모리부에 저장시키기 위한 네트워크수신부(221)와,
상기 수신된 시리얼라이즈값을 저장하고 있는 메모리부(222)와,
상기 메모리부에 저장된 시리얼라이즈값을 획득하여 엘이디 소자별 온오프를 제어하여 3차원 이미지를 출력하도록 하기 위한 3차원이미지출력제어부(223)를 포함하여 구성되는 3차원엘이디출력제어수단(220)을 포함하여 구성되게 된다.
상기 엘이디큐브본체(210)는다수의 엘이디소자가 일정 간격으로 배열되어 3차원 큐브 형상을 이루도록 구성하게 된다.
예를 들어, LED소자의 숫자종류를 계산해보면, 8 x 8 x 8 일 경우에는 512 개의 소자가 필요하며, 16 x 16 x 16 일 경우에는 4,096 개의 소자가 필요하며, 32 x 32 x 32 일 경우에는 3,2768 개의 소자가 필요하게 된다.
상기한 네트워크수신부(221)는 획득된 시리얼라이즈값을 3차원이미지출력제어부(223)에서 제공받아 엘이디 소자별 온오프를 제어하기 위한 제어값으로 변환하여 해당하는 위치의 LED Cell을 On/Off함으로서 빛으로 출력하여 방정식의 계산결과나 위치 및 변환값을 공간적, 입체적으로 표현하는 것이다.
한편, 상기 엘이디큐브본체(210)는 8개의 사분면으로 분할하여 1사분면 내지 8사분면으로 나뉘어 표시할 수 있도록 엘이디소자색을 사분면별로 달리하여 배열하는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 사분면별로 색깔을 달리하여 표시함으로써, 직관적으로 어느 사분면인지를 확인할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 3D 좌표계와 일치시키기 위하여 LED소자가 배열된 중심부분을 원점으로 정하고 8개의 사분면으로 분할하여 1사분면, 2사분면, 3사분면, 4사분면, 5사분면, 6사분면, 7사분면, 8사분면으로 나누어 표시하게 된다.
이때, LED소자를 Cube형으로 배열하여 구성하는데, 색깔을 이용하여 사분면을 구분 표현하여 색으로 좌표의 사분면을 구분할 수 있도록 한다.
그리고, Cube형으로 LED를 배열할 때 LED소자와 LED소자 사이의 유격을 두어 배치하여 입체적 시야를 확보하도록 한다.
요약하자면, 본 발명의 시스템은 삼각함수, 벡터, 행렬, 미분, 적분이 포함된 수학 방정식에 의하여 계산되어지는 3차원 좌표값을 2차원값으로 Serialize화하여 Cube식으로 구성된 3차원엘이디큐브로 전송하여 각각의 LED 소자들을 각각 on/off하여 3차원적으로 이미지 출력 효과를 제공하게 되는 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 전체 흐름도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 스마트기기에 메인화면이 출력되고, 여기서 도트매트릭스, 벡터, 매트릭스, 삼각함수 등의 카테고리를 제공하게 된다.
이때, 학생은 도트매트릭스, 벡터, 매트릭스, 삼각함수 중 어느 하나를 선택하게 되면, 데이터 입력 화면을 제공하게 되며, 해당 입력값을 획득하여 상기 3차원위치정보변환부에서 계산한 후, 좌표값(위치정보)으로 변환하여 화면에 출력하게 된다.
또한, 동시에 네트워크를 통해 3차원엘이디큐브(200)에 제공하여 엘이디소자별 온오프 제어를 통해 3차원 출력 이미지를 제공하게 되는 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 스마트기기의 메인 화면에 표시된 학습 메뉴 중 도트 매트릭스 선택시 처리되는 흐름도이다.
학생이 도트 매트릭스를 선택할 경우에 입력데이터획득부(130)에서 해당 학습메뉴값에 해당하는 데이터 입력 화면을 제공하고, 입력된 데이터를 획득하게 된다.
이후, 3차원위치정보변환부(140)에서는 입력된 데이터를 참조하여 3차원 위치 정보로 변환하게 된다.
도면의 예시는 3 X 3 X 3 이므로 1층 ~ 3층이 존재하는 것이다.
이후, 시리얼라이즈처리부(150)에 의해 변환된 3차원 위치 정보를 획득하여 시리얼라이즈 처리하게 되는 것이다.
이후, 네트워크송출부(170)에 의해 시리얼라이즈값을 획득하여 네트워크망을 통해 3차원엘이디큐브로 송출하게 된다.
이후, 3차원이미지출력제어부(223)는 네트워크수신부(221)에 의해 수신된 시리얼라이즈값을 메모리부에 저장시켜, 추후 지속적으로 해당 정보를 참조하여 디스플레이할 수 있도록 한다.
또한, 3차원이미지출력제어부(223)에 의해 메모리부에 저장된 시리얼라이즈값을 획득하여 엘이디 소자별 온오프를 제어하여 3차원 이미지를 출력하게 되는 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 스마트기기의 메인 화면에 표시된 학습 메뉴 중 벡터 선택시 처리되는 흐름도이다.
학생이 벡터를 선택할 경우에 입력데이터획득부(130)에서 해당 학습메뉴값에 해당하는 데이터 입력 화면을 제공하고, 입력된 데이터를 획득하게 된다.
이후, 3차원위치정보변환부(140)에서는 입력된 데이터를 참조하여 3차원 위치 정보로 변환하게 된다.
여기에서는 배열에 해당 위치 정보를 세팅하게 된다.
이후, 시리얼라이즈처리부(150)에 의해 변환된 3차원 위치 정보를 획득하여 시리얼라이즈 처리하게 되는 것이다.
이후, 네트워크송출부(170)에 의해 시리얼라이즈값을 획득하여 네트워크망을 통해 3차원엘이디큐브로 송출하게 된다.
이후, 처리되는 과정은 도트 매트릭스와 동일하다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템의 스마트기기의 메인 화면에 표시된 학습 메뉴 중 매트릭스 선택시 처리되는 흐름도이다.
학생이 매트릭스를 선택할 경우에 입력데이터획득부(130)에서 해당 학습메뉴값에 해당하는 데이터 입력 화면을 제공하고, 입력된 데이터를 획득하게 된다.
즉, X, Y, Z = (2,2,2) 라는 입력 데이터를 획득하는 것이다.
이후, 3차원위치정보변환부(140)에서는 입력된 데이터를 참조하여 3차원 위치 정보로 변환하게 된다.
여기에서는 배열에 해당 위치 정보를 세팅하게 된다.
이후, 시리얼라이즈처리부(150)에 의해 변환된 3차원 위치 정보를 획득하여 시리얼라이즈 처리하게 되는 것이다.
이후, 네트워크송출부(170)에 의해 시리얼라이즈값을 획득하여 네트워크망을 통해 3차원엘이디큐브로 송출하게 된다.
이후, 처리되는 과정은 도트 매트릭스와 동일하다.
상기와 같은 구성 및 동작을 통해 스마트기기와 3차원엘이디큐브를 이용하여 이론적으로 수치적인 공간지각 능력을 현실 세계의 3D 표현을 보면서 이해할 수 있도록 하여 공간지각 능력을 향상시킬 수 있도록 하며, 동시에 보간법에 의한 애니메니션 교육의 기본 원리를 구현할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 스마트기기
200 : 3차원엘이디큐브

Claims (6)

  1. 3차원큐브시스템에 있어서,
    수학의 분야별 학습 메뉴 정보를 화면에 제공하기 위한 메인화면표출부(110)와,
    상기 표출된 학습 메뉴 중 설정된 학습 메뉴값을 획득하기 위한 학습메뉴값획득부(120)와,
    해당 학습메뉴값에 해당하는 데이터 입력 화면을 제공하고, 입력된 데이터를 획득하기 위한 입력데이터획득부(130)와,
    상기 입력된 데이터를 참조하여 수학 방정식에 의해 3차원 위치 정보로 변환하기 위한 3차원위치정보변환부(140)와,
    상기 변환된 3차원 위치 정보를 획득하여 시리얼라이즈 처리하기 위한 시리얼라이즈처리부(150)와,
    상기 처리된 시리얼라이즈값을 참조하여 3차원 이미지로 화면에 표출하기 위한 3차원이미지표출부(160)와,
    상기 시리얼라이즈값을 획득하여 네트워크망을 통해 3차원엘이디큐브로 송출하기 위한 네트워크송출부(170)를 포함하여 구성되는 스마트기기(100)와;
    다수의 엘이디소자가 일정 간격으로 배열되어 3차원 큐브 형상을 이루고 있는 엘이디큐브본체(210)와,
    상기 스마트기기에서 송출된 시리얼라이즈값을 획득하여 메모리부에 저장시키기 위한 네트워크수신부(221)와,
    상기 수신된 시리얼라이즈값을 저장하고 있는 메모리부(222)와,
    상기 메모리부에 저장된 시리얼라이즈값을 획득하여 엘이디 소자별 온오프를 제어하여 3차원 이미지를 출력하도록 하기 위한 3차원이미지출력제어부(223)를 포함하여 구성되는 3차원엘이디출력제어수단(220)을 포함하여 구성되는 3차원엘이디큐브(200);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 학습 메뉴에는,
    삼각함수, 벡터, 행렬, 미분, 적분, 도트 매트릭스 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    엘이디큐브본체(210)는,
    8개의 사분면으로 분할하여 1사분면 내지 8사분면으로 나뉘어 표시할 수 있도록 엘이디소자색을 사분면별로 달리하여 배열하는 것을 특징으로 하는 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    3차원엘이디큐브(200)는,
    삼각함수, 벡터, 행렬, 미분, 적분 중 설정된 학습 메뉴정보를 참조하여 해당 학습메뉴에 부합되는 수학 방정식의 값을 획득하여 엘이디 소자별 온오프를 제어에 의해 3차원 시각화를 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    스마트기기(100)는,
    시작값과 종료값을 입력할 수 있는 데이터 입력 화면을 제공하며, 입력된 시작값과 종료값을 획득하여 보간법을 실행시켜 시작값에서 종료값까지 변화하는 시뮬레이션을 제공하기 위한 보간법시뮬레이션수행부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템.
  6. 3차원큐브시스템에 있어서,
    입력된 데이터를 획득하여 수학 방정식에 의해 3차원 위치 정보로 변환하기 위한 3차원위치정보변환부(140)와,
    상기 변환된 3차원 위치 정보를 획득하여 시리얼라이즈 처리하기 위한 시리얼라이즈처리부(150)와,
    상기 시리얼라이즈값을 획득하여 네트워크망을 통해 3차원엘이디큐브로 송출하기 위한 네트워크송출부(170)를 포함하여 구성되는 스마트기기(100)와;
    다수의 엘이디소자가 일정 간격으로 배열되어 3차원 큐브 형상을 이루고 있는 엘이디큐브본체(210)와,
    상기 스마트기기에서 송출된 시리얼라이즈값을 획득하여 메모리부에 저장시키기 위한 네트워크수신부(221)와,
    상기 수신된 시리얼라이즈값을 저장하고 있는 메모리부(222)와,
    상기 메모리부에 저장된 시리얼라이즈값을 획득하여 엘이디 소자별 온오프를 제어하여 3차원 이미지를 출력하도록 하기 위한 3차원이미지출력제어부(223)를 포함하여 구성되는 3차원엘이디출력제어수단(220)을 포함하여 구성되는 3차원엘이디큐브(200);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수학 계산 결과를 3차원으로 표현하는 3차원큐브시스템.

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KR20200103352A (ko) * 2019-02-25 2020-09-02 군산대학교산학협력단 코딩을 학습하기 위한 장치 및 이를 위한 방법

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KR20130138634A (ko) 2012-06-11 2013-12-19 (주)스토디 입력 제어 방법 및 시스템

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